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混凝土的自缩及其控制措施混凝土是一种广泛使用于建筑工程中的材料，其自缩性能对建筑物的结构和使用寿命有着重要的影响。
混凝土自缩是指混凝土在固结过程中由于水分的蒸发和反应产物的转化而引起的体积变化现象。
这种体积变化对混凝土的强度、抗龟裂性、性能稳定性以及外观美观度都会造成一定的影响，因此需要采取控制措施来减小其负面影响。
混凝土的自缩类型混凝土的自缩可分为两种类型：收缩性和膨胀性。
收缩性自缩是指混凝土在固结过程中由于水分的蒸发而引起的收缩。
一般来说，混凝土的收缩性自缩会导致混凝土龟裂，影响其性能。
因此，需要采取控制措施来控制混凝土的收缩性自缩。
膨胀性自缩是指混凝土中水泥的水化反应所产生的化学反应产物和自由水所引起的膨胀。
一般来说，膨胀性自缩可以改善混凝土的性能，不过过度的膨胀也会对混凝土的强度和性能稳定性产生负面影响。
混凝土自缩的控制措施对于混凝土自缩，我们需要采取一系列的控制措施来减小其负面影响。
下面介绍常见的混凝土自缩控制措施：1. 控制水灰比混凝土的水灰比是混凝土中水与水泥重量之比。
增加混凝土的水灰比可能会增加混凝土的自缩，因此需要控制水灰比在合理的范围内。
一般建议水灰比控制在0.4~0.5之间，以减小混凝土的自缩。
2. 减少混凝土配料中的膨胀材料混凝土中的膨胀材料如石膏、膨胀土等，会增加混凝土的自缩。
因此在配料的过程中，要尽可能减少膨胀材料的含量，减小混凝土的自缩。
3. 加入膨胀剂如果需要利用膨胀性自缩来改善混凝土的性能，可以向混凝土中加入膨胀剂。
膨胀剂通过控制混凝土水灰比、改善混凝土配料、抑制其自缩等方法来控制混凝土的自缩，从而改善混凝土的性能。
4. 添加缓凝剂混凝土中的水泥水化反应会产生膨胀，而添加缓凝剂可以控制这种膨胀。
添加缓凝剂后，混凝土可以适当延长时间来进行水泥的水化反应，这样可以减小混凝土的自缩。
5. 采用隔离层和防龟裂措施龟裂是混凝土自缩的常见影响之一，因此需要采取隔离层和防龟裂措施来减小其负面影响。
混凝土自缩的分析及技术措施王贺欣(牡丹江市宏达工程建设监理有限公司，黑龙江牡丹江157000)喃翮本文主要阐述了混凝土的自缩及产生积理、影响混凝土自缩的因素和控制自缩的方法等问题。
鹾莲露阃混凝土；自缩；分析；技术措施近年来，随着混凝土科学的发展，尤其是高效减水剂和矿物掺合料在混凝土中的广泛应用，混凝土的7J v-炙比(或水胶比)大大降低。
这种低水灰比的渥凝土有很高的强度和很低的渗透性，在不发生裂缝的前提下是十分耐久的。
但在低水灰比的情况下，强烈的水化会促使混凝土中毛细管弯月面快速向内推进和相对湿度的很快下降，在混凝土中出现自干燥现象。
混凝土的白干燥必将引起混凝土宏观体积的减小，这种现象被称为混凝土的自缩。
在低水灰比的情况下，混凝土在硬化的早期就会产生很大的自缩。
在实际的混凝土工程中，混凝土又不可避免地受到约束的作用。
在约束存在的情况下，这种高自缩的混凝土发生开裂的可能性大大增加。
由于混凝土的自缩与混凝土的早期开裂现象关系紧密，因此，有必要对混凝土的自缩性能加以研究和实践。
1混凝土的自缩及产生机理混凝士的自缩是指混凝土硬化阶段，在恒温、与外界无水分交换的条件下混凝±宏观体积的减小。
自缩和干缩不同，它在混凝土体内相当均匀地发生，而不仅仅在混凝土表面发生。
混凝土自缩是混凝土中水泥水化形成的混凝土内部空隙产生的毛细管张力造成的。
其具体过程如下：水泥和水发生水化作用时，所形成的水化产物的体积小于水泥和水的总体积，在混凝土具有较大流动性时，混凝土通过宏观体积的减小来补偿水泥水化产生的体积变化，随着水泥水化的进行，混凝土的流动性逐渐嘲氏，混凝土不能完全靠宏观体积的减小来补偿水泥水化产生的体积变化，这时混凝土通过形成内部空隙和宏观体积减小两种形式补偿水泥水化产生的体积变化。
随着水泥水化的进一步发展，混凝土产生一定的强度，这时混凝士主要通过形成内部空隙来补偿水泥水化产生的体积变化。
在混凝土终凝以后，虽然水泥水化产生的体积变化主要通过形成内部空隙来补偿，但由于内部空隙的形成而产生的毛细管张力将使混凝土的宏观体积收缩。
混凝土的自缩及其控制措施1. 简介混凝土的自缩是指在混凝土浇筑成型后，由于混凝土内部的荷载和水分迁移，而引起的体积缩小现象。
自缩会引起混凝土内部的应力变化，过大的应力变化会引起裂缝的产生，从而降低混凝土的强度和耐久性。
因此，混凝土的自缩及其控制措施已成为混凝土结构设计和施工中的重要问题之一。
2. 自缩的原因混凝土的自缩是由于混凝土内部的水分逐渐蒸发引起的。
当混凝土内部的水分逐渐从孔隙中排除时，混凝土的干燥收缩会引起混凝土的体积缩小现象。
此外，混凝土在利用水泥水化反应产生的水分的同时，也会生成钙矾土胶体等物质，这些物质的形成也会引起混凝土的体积缩小。
3. 自缩的影响混凝土的自缩会导致混凝土内部的应力变化，从而引起混凝土的裂缝。
混凝土的裂缝会严重影响混凝土的强度和耐久性。
此外，混凝土的自缩还会引起混凝土结构的变形，从而影响混凝土结构的使用功能。
4. 自缩的控制措施为了控制混凝土的自缩，可以采取以下措施：4.1 控制混凝土配合比合理的配合比可以降低混凝土的自缩率。
通常可以通过减少水灰比或使用减水剂等方式控制混凝土的自缩。
4.2 使用混合材料使用混合材料如矿渣粉、粉煤灰、棕榈油渣等可以控制混凝土的自缩。
这些混合材料能够调节混凝土的水泥胶体及钙矾土胶体的生成，从而降低混凝土的自缩率。
4.3 加强养护充分的养护可以降低混凝土的自缩率。
养护期间，应保持混凝土的湿度和温度，避免混凝土过早干燥。
4.4 选择合适的混凝土材料选择合适的混凝土材料可以降低混凝土的自缩率。
选择粒径适中的骨料和合适的水泥等混凝土材料可以控制混凝土的自缩。
4.5 控制施工条件施工条件的控制也可以降低混凝土的自缩率。
如在高温季节控制混凝土的温度，避免早拆模。
5. 结论混凝土的自缩是混凝土结构设计和施工中必须重视的问题。
选择合适的控制措施可以降低混凝土的自缩率，保证混凝土结构的强度和耐久性，从而提高混凝土结构的使用性能。
混凝土的自缩及其控制措施混凝土是建筑、道路、桥梁、水利工程等基础设施建设中不可或缺的重要材料，其性能指标直接影响工程的质量和寿命。
在混凝土的使用过程中，由于各种因素的影响，容易出现自缩现象，导致混凝土的开裂和变形，影响工程的安全和使用寿命。
为了有效控制混凝土的自缩问题，本文将从自缩的原因、影响、控制措施等方面进行探讨。
一、混凝土的自缩原因混凝土自缩，是指混凝土在硬化过程中，由于内部水分的减少和固化物质间自然收缩，导致体积缩小的现象。
混凝土的自缩原因主要有以下几点：1.水分含量：混凝土中水分含量的多少，直接影响混凝土的自缩。
当水分含量较大时，混凝土的自缩量也越大。
2.水泥熟化度：水泥的熟化度越高，混凝土的自缩量越大。
这是因为水泥的熟化度高，表示水泥中熟料反应已达到一定程度，而这个过程产生了大量的膨胀热，同时水泥的骨架已形成，原来间隙处也形成了结晶，导致混凝土自缩量比较大。
3.外界环境温度：当温度较高时，混凝土的自缩也会比较大。
这是因为温度升高能促进混凝土内部水分的蒸发和水泥的固化反应，导致混凝土体积缩小。
4.材料配合比：混凝土中石粉和粗骨料的比例、水泥熟料和矿物掺合料的比例以及水泥和水的用量等都会直接影响混凝土的自缩。
二、混凝土自缩的影响混凝土自缩会影响混凝土的使用寿命和工程质量，具体表现如下：1.开裂：混凝土自缩会导致混凝土内部应力的增加，一旦应力超过强度极限，就会引起裂缝的产生。
裂缝的产生不仅影响外观美观，还会加速混凝土的老化，对工程安全和使用寿命造成威胁。
2.变形：混凝土自缩会导致混凝土体积的变小，从而引起混凝土变形。
这种变形有时会导致混凝土结构变形失稳，从而影响建筑物的使用寿命。
3.耐久性下降：混凝土自缩会导致混凝土内部的开裂和变形，使混凝土的耐久性下降。
由于混凝土往往处于恶劣的使用环境，如大气污染、化学腐蚀等，一旦混凝土的耐久性下降，就很容易被外界环境破坏。
三、混凝土自缩控制措施为了控制混凝土自缩，保证混凝土的使用寿命和工程质量，需要采取相应的控制措施。
混凝土收缩的机理及控制方法混凝土收缩的机理及控制方法一、引言混凝土是一种常用的建筑材料，其性能直接影响着建筑物的质量和寿命。
在混凝土的使用过程中，会出现一些问题，如收缩现象。
混凝土收缩是指混凝土在硬化过程中体积缩小的现象，它会导致混凝土出现裂缝，影响建筑物的使用效果。
因此，混凝土收缩的机理及控制方法是混凝土研究的重要方向之一。
二、混凝土收缩机理1.水化反应引起的收缩混凝土的硬化过程是一个水化反应的过程，水化反应会释放出热量，并且使混凝土体积发生收缩。
这是混凝土收缩的主要原因之一。
2.干燥收缩混凝土在干燥过程中，水分会从混凝土中蒸发出去，导致混凝土体积缩小，这也是混凝土收缩的原因之一。
3.温度影响混凝土在受到温度影响时，也会发生收缩现象。
当混凝土受到低温影响时，其体积会缩小，反之则会膨胀。
4.内部应力引起的收缩混凝土内部存在着一些应力，如冷却后的收缩应力、干燥时的收缩应力、硬化时的收缩应力等，这些应力会导致混凝土体积缩小。
5.材料的影响混凝土的材料也会影响混凝土的收缩。
例如，使用不同的水泥、砂、骨料等材料，会导致混凝土的收缩程度不同。
三、混凝土收缩控制方法1.控制混凝土材料的选择混凝土的材料会直接影响混凝土的收缩程度，因此，在混凝土制作过程中，应选择适合的材料，并控制其使用量，以达到控制混凝土收缩的目的。
2.控制混凝土的水灰比混凝土的水灰比对混凝土收缩也有很大的影响。
如果控制水灰比合理，可以减少混凝土的收缩程度。
3.控制混凝土的硬化温度混凝土在硬化过程中，温度的影响也很大。
控制混凝土的硬化温度，可以减少混凝土的收缩程度。
4.使用收缩剂收缩剂是一种可以减少混凝土收缩的化学物质。
在混凝土制作过程中，添加适量的收缩剂，可以有效地控制混凝土收缩。
5.使用膨胀剂膨胀剂是一种可以增加混凝土体积的化学物质。
在混凝土制作过程中，添加适量的膨胀剂，可以降低混凝土的收缩程度。
6.控制混凝土的施工条件混凝土在施工过程中，施工条件也会对混凝土的收缩产生影响。
混凝土自由收缩试验方法的研究及应用一、引言混凝土是建筑结构中广泛使用的一种材料，但在使用过程中，混凝土常常出现收缩现象，这会给建筑结构的稳定性造成影响。
因此，混凝土的自由收缩试验方法的研究及应用十分重要。
本文旨在对混凝土自由收缩试验方法进行详细的研究和分析，以期为混凝土工程师提供优质的参考。
二、混凝土自由收缩的原因混凝土自由收缩是由于混凝土内部的水分蒸发和混凝土龄期增长而导致的。
混凝土中的水分在混凝土硬化后会逐渐蒸发，从而导致混凝土体积缩小。
此外，混凝土龄期增长也会导致混凝土自由收缩。
三、混凝土自由收缩试验方法1.试验设备混凝土自由收缩试验需要使用到的设备包括：测量仪器（如应变计、变形计等）、试验机、样品制备设备等。
2.试验方法混凝土自由收缩试验主要包括两种方法：干燥收缩试验和自由收缩试验。
其中，干燥收缩试验是将混凝土试样在常温下干燥，测量试样的长度变化，以确定混凝土的干燥收缩系数。
自由收缩试验是将混凝土试样在一定湿度下放置，测量试样的长度变化，以确定混凝土的自由收缩系数。
3.试验标准混凝土自由收缩试验的标准主要包括：GB/T 50082-2009《混凝土结构工程施工质量验收规范》、GB/T 50081-2002《混凝土结构设计规范》等。
四、混凝土自由收缩试验方法的应用混凝土自由收缩试验方法在混凝土工程中具有重要的应用价值。
其应用主要表现在以下几个方面：1.确定混凝土的收缩量，从而为混凝土结构的设计和施工提供依据。
2.评估混凝土的质量，检查混凝土的收缩量是否符合国家标准。
3.研究混凝土自由收缩规律，为混凝土的材料研究提供参考。
4.指导混凝土维修和加固工作，提高混凝土结构的使用寿命。
五、混凝土自由收缩试验方法存在的问题及解决方法混凝土自由收缩试验方法在实践中存在一些问题，主要包括：1.试验结果误差大，影响了混凝土结构的设计和施工。
2.试验周期长，增加了工程周期。
3.试验方法不够标准化，导致试验结果的可靠性不高。
混凝土的自缩及其控制措施混凝土是一种常用的建筑材料，它具有结构坚固、耐久性强、抗压性能好等优点。
但是，随着混凝土在施工过程中不可避免地遇到自缩问题，这不仅影响混凝土结构的质量，还会使施工过程中出现一些质量问题。
因此，进行混凝土自缩的控制十分重要，本文将从自缩的原因、影响以及控制措施三方面进行探讨。
一、自缩的原因混凝土在施工中会发生自缩，主要原因有下面三点。
1、水分的挥发：混凝土的制备需要大量的水分，一方面是为了保证混凝土的流动性和密实度，另一方面是在混凝土固化后，水分会逐渐蒸发，从而形成孔隙和空气。
孔隙和空气会导致混凝土的密实度降低，甚至影响混凝土的强度。
2、混凝土内部温度差：混凝土的温度是影响自缩的重要因素之一，当混凝土中心部位的温度高于表面温度时，混凝土会产生自缩。
这是因为温度高的混凝土中含有的水分更多，自缩程度也就更大。
3、活性矿物引起的自缩：混凝土中的活性矿物质，包括硬化矿物和半硬化矿物质，这些矿物质在混凝土中固化后会产生结晶反应，从而引起自缩。
二、自缩的影响混凝土自缩会对混凝土结构的强度和密实度产生影响，同时还会导致一些其他的质量问题。
1、空鼓和裂缝：混凝土自缩之后，混凝土结构的内部混凝土与混凝土之间的附着力减弱，同时混凝土内部空气孔隙的增多会导致混凝土出现空隙和空鼓，长期累积会引起混凝土的裂缝。
2、表面开裂：由于混凝土自缩导致的表面破裂和开裂，这将对混凝土的耐久性、防水性和美观度造成重大影响，导致建筑物的功能和外观受影响。
三、控制措施为了控制混凝土自缩的影响，需要采取有效的控制措施，包括以下方面。
1、粉煤灰的使用：粉煤灰在混凝土中能够起到弥补水泥体积收缩（自缩）的作用，这样可以减少混凝土自缩的程度。
此外，对于有活性矿物的混凝土，在掺入粉煤灰时需要控制矿物质的配比，以降低其对混凝土自缩的影响。
2、添加合适的膨胀剂：合适的膨胀剂对混凝土自缩的防止和控制都有一定的作用，可以协调混凝土中水泥水化反应的速度，减少混凝土自缩的程度。
收稿日期:2000203206;修订日期:2000203226基金项目:混凝土材料研究国家重点实验室开放基金资助项目作者简介:李 悦(19722),男,河北人,同济大学博士后. 文章编号:100729629(2000)0320252206混凝土的自收缩及其研究进展李 悦, 谈慕华, 张 雄, 吴科如(同济大学混凝土材料研究国家重点实验室,上海200092)摘要:评述了有关混凝土自收缩的研究现状,重点分析了混凝土自收缩的作用机理、影响因素、自收缩应力及其评估和改善自收缩的方法,提出了今后研究中亟待解决的问题.关键词:自收缩;影响因素;自收缩应力;改善方法;研究进展中图分类号:TU 528.01 文献标识码:A 混凝土的自收缩现象早在60多年前就由Davis [1]和Lyman [2]提出,当时发现混凝土自身能够收缩,同时质量和温度没有任何变化.从20世纪90年代开始,随着高强混凝土的广泛应用,混凝土的自收缩现象越来越引起人们的关注.在工程实践中,发现高强混凝土、自密实混凝土和大体积混凝土的自收缩现象是非常显著的,比如混凝土在恒温水养的条件下仍然开裂,密封的高强混凝土的抗折强度随着养护龄期的增加而降低等[3].这些现象不能仅通过冷缩开裂或干缩开裂来解释,而只能通过自收缩来解释.研究表明,水胶比低于0.30的高强混凝土的自收缩率高达200×10-6～400×10-6[4];任何类型自密实混凝土的自收缩值都会随着单位体积中粉料量的增加而增加,单位体积粉料量为500kg/m 3自密实混凝土的自收缩值为100×10-6～400×10-6[5];含有大量磨细矿渣的大体积混凝土自收缩率可以达到100×10-6[6].因此对于具有低水胶比、高胶凝材料量或者磨细矿渣置换率较高的混凝土,考察它们的自收缩是非常重要的.本文总结了有关自收缩的研究成果,并提出了今后研究和应用中亟待解决的问题.1 与自收缩有关的现象及其作用机理1.1 自收缩及其产生的原因自收缩是指水泥基胶凝材料在水泥初凝之后恒温恒重下产生的宏观体积降低.自收缩不包括由于沉降、温度变化、遭受外力等原因所造成的体积变化.如果混凝土本身同时经受干缩或冷缩,那么实际得到的应变是在相应温度条件下包括自收缩的干缩应变或冷缩应变.化学收缩是指水化产物的绝对体积小于未水化之前水的体积和未水化水泥的体积之和,它是造成自收缩的主要原因.化学收缩和自收缩是不同的,前者是在有足够水供应的情况下观察到的,而后者是在没有足够水供应的情况下宏观体积的变化.化学收缩虽然是自收缩产生的主要原因,但两者之间没有直接关系[7].当认为硬化水泥石是由固相、气相和液相所组成时,化学收缩被认为是反应物绝对体积的降低,而自收缩被认为是固相体积形成后外观体积的降低,因此自收缩是远远小于化学收缩的.在没有水分蒸发和外部水源的条件下,自收缩和化学收缩的关系如图1所示[8].1.2 自收缩作用机理自收缩作用机理可以通过混凝土的自干燥现象得到很好的解释.随着水泥水化的进行,在硬化水泥石中形成大量微细孔,自由水量逐渐降低,水的饱和蒸气压也随之降低,即水泥石内部相对湿度降低,但同时水泥石质量没有任何损失,这种现象称为自干燥[9,10].许多试验结果都证实了混凝第3卷第3期2000年9月建 筑 材 料 学 报JOURNAL OF BU ILDIN G MA TERIAL S Vol.3,No.3Sep.,2000图1 化学收缩和自收缩的关系Fig.1 Relation between chemical shrinkage and autoge 2nous shrinkage [8]土内部能够产生自干燥现象[11～16].产生自干燥现象的结果是使毛细孔中的水由饱和状态变为不饱和状态,于是在毛细孔水中产生弯月面,造成硬化水泥石受负压的作用而产生收缩.自收缩作用机理类似于干缩机理,都是靠毛细管应力来说明问题的,但自收缩与干缩在相对湿度降低的机理上不同.造成干缩的原因是由于水分扩散到外部环境中,因此可以通过浆体密实化或者阻止水分向外扩散的方法来降低干缩,而自收缩是由于内部水分被水化反应所消耗而形成的,因此通过阻止水分扩散到外部环境中的方法来降低自收缩并不见效.然而在一点上它们是相同的:都造成了硬化水泥浆体内部相对湿度的降低.因此适用于干缩的一些机理,比如毛细管理论也同样适用于自收缩.1.3 与自收缩有关的其它类型体积变化图2 混凝土自收缩和干缩的相对关系Fig.2 Relation between drying shrinkage and autogenous shrinkage [17]m W m B ,m SF m B ,m SP m B : ●———0.40,0,0.001;▲———0.30,0,0.003;∀———0.23,0.10,0.015;●———0.17,0.10,0.022自收缩一般并不是单独出现的,它往往伴随着其它形式的体积变化,比如水化热产生的体积变化、干缩和湿膨胀等.对于大体积混凝土,自收缩应变和水泥水化产生的热应变几乎是同时产生的,热应变可以通过总的收缩应变减去自收缩应变而得到.在温度变化的条件下,混凝土的自收缩能够通过成熟度的概念进行评估(成熟度是指水化龄期由过去纯粹的时间改为水化时间与温度的乘积)[6].如果混凝土在干燥的环境下养护,那么干缩会和自收缩同时发生.密封条件下所测得的自收缩应变和干燥条件下所测得的干缩应变之间的相对关系如图2所示,所测试件尺寸为100mm ×100mm ×1200mm ,图中的百分数是指自收缩应变占干缩应变的相对比例[17].可以看出,随着水胶比的降低,自收缩对体积收缩的贡献率逐渐增加,当水胶比为0.17时,干缩值和自收缩值基本相当,这说明在干燥条件下,对于低水胶比的混凝土来说,造成收缩的主要原因不是水分的蒸发而是自收缩.普通混凝土在潮湿的条件下一般会发生体积膨胀,然而低水胶比或大尺寸的试体,尽管在水中养护,它们的长度还会减小[18].这是因为养护水仅能渗透到试样的外表面,试样内部仍然遭受自干燥作用的影响,在这种情况下,试样尺寸的变化受湿胀和自干燥作用的共同影响.2 影响自收缩的因素自收缩受水泥矿物组成和水化程度的影响[7,18],在水泥矿物组成中C 3A 和C 4AF 的含量对自收缩的影响最为显著,二者含量增高,自收缩值增加.含有硅灰和磨细矿渣的混凝土自收缩值与普通混凝土相比明显增加[19].另外,使用了粉煤灰、石灰石粉、憎水石英粉的混凝土的自收缩值会降低[20,21].掺加膨胀剂的混凝土也会发生自收缩现象,但最终的收缩值与不掺膨胀剂的试样相比明显降低[21].自收缩也受到混凝土配合比的影响,如水灰比、集料体积量等[22].养护条件同样影响自收缩,如养护温度、湿度等.养护温度对自收缩的影响规律大致如下[23]:(1)不掺矿物掺合料的普352 第3期李 悦等:混凝土的自收缩及其研究进展 452 建 筑 材 料 学 报第3卷 通混凝土在较高的环境温度下,自收缩值较低;(2)当普通混凝土中掺加比表面积为8000cm2/g 的磨细矿渣时,较高温度下的早期自收缩应变发展很快,而后期的自收缩应变要低于低温下的自收缩值;(3)当普通混凝土中掺加硅灰时,较高的环境温度将导致较高的自收缩值.3 自收缩应力及其评估影响自收缩应力的主要因素包括自收缩应变值、弹性模量和徐变.自收缩应力产生的原因可以认为是自收缩应变受到限制所致,这个机理与干缩应力和热应力在本质上是相同的.3.1 自收缩应变要进行自收缩应力分析,首先必须要预测自收缩应变.自收缩应变在低水胶比的高性能混凝土中是非常显著的,与此同时水化热产生的热应变也在发展,因此必须同时评估这两种应变以达到预测自收缩应力的目的.如果混凝土同时受到干燥影响,那么干缩应变也应同时考虑.影响自收缩应变的其它因素还有很多,比如水灰比、掺合料的种类和掺量、水泥类型和环境温度等.目前还没有建立能够把这些因素统统考虑进去的公式,Tazawa和Miyazawa提出了一个预测自收缩应变的经验公式,但在该公式中没有考虑自收缩与干缩在某一部分呈非线性分布的问题[24].3.2 自收缩应力自收缩应力的大小除了与自收缩应变有关外,还受混凝土力学性能的影响.为了更准确地分析自收缩应力,必须建立高强混凝土力学性能模型,特别是早期模型.与正常强度的混凝土相比,目前几乎没有关于高强混凝土早期力学性能的报道.虽然欧洲混凝土委员会(CEB)和国际预应力混凝土联合会(FIP)在CEB2FIP Model code1990(MC90)中所提出的计算混凝土力学性能的公式得到了广泛应用,但它不适用于分析龄期低于1d的混凝土抗压强度和弹性模量等力学性能[25].为了准确评估自收缩应力,文献[8]提出了从终凝到28d的抗压强度和弹性模量的公式,同时结合CEB2FIP(MC90)公式对其进行修正,结果发现预测值与试验值之间具有较好的符合关系.目前分析混凝土自收缩应力较为理想的方法为step2by2step方法[23].这种方法能够评估应力的快速发展和徐变造成的应力松弛,对于高强混凝土自收缩应力分析是非常合适的.另外还有Increment方法[8],它是各个时间段应力发展的累计之和,常用于预测大体积混凝土的热应力.但是,这种方法不能评估应力松弛,还往往会高估应力发展速率,而且其分析结果和实际结果之间的拟合依赖于加荷龄期.3.3 温度变化对自收缩应力的影响温度变化包括水化热产生的温度变化和环境温度变化,目前对于水化热产生的温度变化可以按照日本工业标准J IS《限制条件下,干缩导致混凝土开裂的检测方法》进行评估,该标准认为从总的应力中减去热应力就等于自收缩应力.总应力、热应力和自收缩应力可以分别通过计算公式而得到[8].表1列出了按上述公式而得到的自收缩应力占总的收缩应力的比例,其中已经包括了水泥类型、矿物掺合料种类、水胶比和混凝土温度的影响.从该表可以看出,在低水灰比和密封条件下,自收缩应力占总的收缩应力的比值是相当高的.4 改善自收缩的方法高性能混凝土中存在的裂纹对其耐久性的影响要比普通混凝土重要得多,人们已经意识到了自收缩对混凝土结构裂纹的产生和发展具有非常重要的影响.自收缩产生的裂纹是较难控制的,因为混凝土密实化的方法,如降低水灰比、掺加粉煤灰或磨细矿渣等矿物掺合料是提高混凝土性能的一些根本方法,而这些方法恰恰是产生自收缩的主要原因.另外,养护对于降低自收缩的效果也不明显,因此也难以控制自收缩裂纹.根据产生自收缩的机理及其影响因素,现将已有的改善自收缩的方法归纳于表2.表1 变温条件下混凝土开裂时按JIS 标准所得的自收缩应力占总收缩应力的比值 T able 1 E ffect of autogenous shrink age stress in h ardening concrete subjected to temperature ch ange on crackingin accord ance with the draft of JISNo.Type of binder Water 2binder ratio Δt max /℃γ1OPC (ordinary Portland cement )0.2510.50.622OPC +SF (silica fume )0.259.00.653OPC +BS (blast 2furnace slag )0.25 6.00.574BC (belite 2rich cement )0.30 1.00.955BC +BS 0.30 1.00.956BC +SF 0.23 6.80.587SF +HC (high 2early strength Portland cement )0.239.70.72 Notes :Δt max ———Maximum temperature rise in concrete place at 20℃;γ———Ratio of autogenous shrinkage stress to total stress atcracking.表2 改善自收缩的方法归纳T able 2 Summing 2up of the methods for autogenous shrink age reductionMaterialCement Additives and admixturesFiber confinement Mix proportionModerate 2heat ,low 2heatPortland cement Expansive agent ;Gypsum ;Fly ash ;Water repellent ;Drying shrinkage reducingagent Fiber of high elastic modulus Increment of water to cement or binder ratio 从表2可以看出,自收缩的改善方法主要从材料和配合比设计两个方面来考虑.使用高C 2S 和低C 3A 或C 4AF 的硅酸盐水泥能够降低混凝土的自收缩,因此用中热或低热硅酸盐水泥制备的混凝土的自收缩值比普通硅酸盐水泥混凝土低得多.石膏含量增加会使水泥产生自膨胀作用,结果也降低了自收缩,但这种方法有时会对体积稳定性产生影响.使用膨胀剂的混凝土的自收缩值比普通混凝土要低[21].用部分粉煤灰替代水泥也可以明显降低自收缩[26].减少干缩用外加剂对于降低自收缩也是同样有效的,这种方法的作用原理主要是降低了毛细孔的表面张力,因此可在不改变硬化混凝土其它性质的条件下降低自收缩[21].憎水微粉和高弹性模量的纤维[27]也可以有效地降低混凝土的自收缩.在材料的配合比设计中,影响自收缩最显著的因素是水灰比,然而增加水灰比虽然可以有效地降低自收缩,但却不太切合实际,因为水灰比主要是由强度和耐久性所决定的.5 展望 对混凝土自收缩的研究虽然已经取得了丰富的成果,但也存在着许多亟待解决的问题.例如,对于零坍落度的混凝土,虽然这种混凝土的水灰比很低,但其单位体积中水泥浆体的用量也很低,所以它们的自收缩率的高低与否还有待进一步研究.目前混凝土中的含气量对自收缩的影响情况还没有弄清,膨胀剂水化产生的自收缩机理和膨胀剂类型对自收缩的影响情况也有待研究.混凝土成熟度的概念并不适用于掺加了一些矿物掺合料的混凝土,建议在该领域应该进行深入的研究.预测自收缩应变和应力的公式的适用性并不广泛和全面,还有许多影响因素尚未考虑进去,比如温度552 第3期李 悦等:混凝土的自收缩及其研究进展 652 建 筑 材 料 学 报第3卷 和矿物掺合料类型及掺量对收缩应变率及最终自收缩值的影响还未搞清楚.另外,目前还没有很好的改善自收缩的方法,这也需要材料工作者从该角度出发进行深入的研究.参考文献:[1] Davis H E.Autogenous volume change of concrete[A].Proceeding of the43th Annual American Society for Testing Materials[C].Atlantic city:ASTM,1940.110321113.[2] Lyman C G.Growth and movement in Portland cement concrete[M].London:Oxford University Press,1934.12139.[3] 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